哈佛大学威斯研究所(Wyss Institute)、朱利叶斯沃尔夫研究所(Julius Wolff Institute)、伯林-勃兰登堡再生疗法中心(Berlin-Brandenburg Center for再生疗法)和Charite肌肉骨骼外科中心(Charite’s Center for肌骨骼外科)的一个合作研究小组已经联合起来，研究3D打印钛网支架植入物的好处。最近发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上的临床前研究报告称，3D打印支架确实有助于优化患者的骨再生。

在医学领域，治疗大骨缺损或损伤仍然是一个棘手的领域。因感染、癌症或创伤而导致上肢或下肢严重缺陷的人，必须经常进行截肢手术，因为从历史上看，再生或修复在某一特定点上受损的骨组织是非常困难的。

现有的治疗方法包括从患者自己的骨组织中创建定制的骨移植，尽管这种方法的成功率并不高。

然而，根据最近的报道，定制的3D打印钛网支架可能是解决医疗挑战的一个潜在的解决方案，因为植入物可以促进和促进自然骨再生。

来自Charite肌肉骨骼外科中心的一个团队展示了设计和制造定制3D打印支架来治疗大骨缺损的能力。通过对病人骨骼的CT扫描，医疗团队可以生成有缺陷的骨骼的三维模型。

基于这个数字模型，一个定制的支架可以被三维建模，随后被用激光烧结3D打印机用医用级钛制成。所得到的产品是一个3D打印的钛植入物，以其多孔的支架结构而闻名。

正是这种3D打印结构对促进骨再生至关重要，因为它允许医生用病人的骨组织、生长因子和骨替代材料填充植入物。值得注意的是，3D打印的网格结构被机械地优化，以“进一步增强愈合过程”。

作为来自Charite的Julius Wolff研究所的兽医Anne-Marie Pobloth博士，他解释道:“(我的团队)开始使用计算机建模技术来优化标准尺寸的支架。利用大型动物模型，我们可以研究其对骨再生的实际影响。随着骨骼再生过程与人类的相似，我们能够推断出人类骨骼的愈合情况。

到目前为止，肌肉骨骼外科的Charite中心已经将定制的3D打印骨植入物植入了19名患者中，这些患者都显示出了有希望的结果。

3D打印的植入物本身具有蜂窝状结构，这种结构的构造方式比小型通道更能促进和引导骨再生。重要的是，研究人员发现他们可以通过改变蜂窝结构的支撑杆直径来改变植入物的硬度，这使得他们能够测试不同刚度的有效性。

“我们假设骨再生会根据植入支架的硬度而变化，”Julius Wolff生物力学和肌肉骨骼再生中心主任Georg N. Nuda博士说。“因此，为了研究机械刺激在骨再生过程中的作用，我们使用了四组接受不同硬度的植入物。”

这些试验的结果表明，较软的植入物更有利于骨再生。创伤外科医生菲利普·施瓦贝博士解释说:“即使仅仅三个月后，影像学上的证据显示，软性植入物，比僵硬的植入物更能促进骨骼生长。”

事实上，研究人员发现3D打印植入物的生物力学性能直接影响了骨骼的形成和再生骨的质量。

从这一认识出发，合作团队正在设计和生产更柔软、机械的、使用3D打印技术的钛网支架。该研究小组称其技术甚至可以用于治疗脊髓、口腔和颌面缺陷。

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